KR100810884B1

KR100810884B1 - 염분 함유 음식물쓰레기 소멸용 분해조성물

Info

Publication number: KR100810884B1
Application number: KR1020070026500A
Authority: KR
Inventors: 문선길; 전신구; 이성학; 엄태수; 윤여범
Original assignee: 문선길; 전신구; 이성학
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2008-03-07

Abstract

본 발명은 염분 함유 음식물쓰레기 소멸용 분해조성물에 관한 것으로 염분이 많은 음식물쓰레기의 소멸에 적용하기 위하여, BOD가 60000㎎/ℓ 정도의 염분 함유 음식물 쓰레기의 침출수를 55℃에서 14∼15일간 혐기성 미생물인 니트로 박터, 또는 니트로 조모나스의 존재 하에 혐기 발효시키고 다시 방선균과 같은 호기성 미생물의 존재하에 pH 5.5∼8. DO;3∼4ppm MLSS ; 8000ppm를 넘지 않게 유지하면서 20일정도 폭기하여 대사산물을 추출한 다음 이를 24시간 방치하여 상등액을 분리하여 효소활성 보조제를 얻는다. 상기 효소활성 보조제에 수분조절제, 제오라이트, 생리활성물질, 부식산. 천연광물질을 소정량 혼합하여 본 발명의 분해조성물을 조성한다.

소멸조에 소정량의 본 발명의 분해조성물과 음식물 쓰레기를 투입하여 소멸조를 가동하면 염분에 강한 조성물의 활성효소에 의해 고염분 함유 음식물 쓰레기가 단시간에 유효하게 소멸되며, 또 본 발명의 분해조성물은 소멸조에서 지속적으로 분해능을 유지한다.

니트로박터, 니트로 조모나스, 방선균, 혐기발효, 폭기.

Description

염분 함유 음식물쓰레기 소멸용 분해조성물{A COMPOSITION OF ANNIHILATION OF HIGH SALTY GARBEGE}

도1은 소멸조에 투입된 음식물쓰레기의 시간별 분해과정을 보인 사진

도2는 소멸조에 투입된 음식물쓰레기와 소멸결과를 보인 사진

도3은 소멸조에 투입된 음식물 쓰레기와 소멸결과를 보인 다른 사진

본 발명은 염분함유 음식물쓰레기용 분해조성물에 관한 것이다.

모든 죽은 동물이나 식물의 유기질물은 토양에 묻거나 대기중에 방치해도 결국 미생물에 의해 모두 분해하여 소멸된다.

이러한 자연현상을 이용하여 주방에서 나오는 생활 쓰레기, 특히 부패하기 쉬운 유기질물의 음식물 쓰레기를 한정된 공간에서 미생물에 의해 분해시키어 소멸하는 것이 소멸조이다.

인구가 집중된 대도시에서 매일 다량으로 나오는 음식물 쓰레기의 수거처리문제가 매우 심각하다. 따라서 각 가정에서 나오는 음식물 쓰레기는 각 가정에서 소멸처리하는 것이 바람직하다.

일반적으로 음식물 쓰레기를 소멸조에서 소멸하기 위하여 소멸조의 기구에 대한 하드웨어 기술과, 음식물 쓰레기의 분해능을 가진 특정 미생물의 배양, 추출, 이용방법 등의 소프트웨어 기술이 병행하여 발전되고 있다.

음식물 쓰레기의 분해능을 가진 종래 미생물의 이용에 관한 선행기술이 여러 가지 알려져 있으며 본 발명과 관련한 선행기술의 예를 들면 다음과 같다.

예컨대, 등록특허공보 10-0343197호(2002. 07. 05 공고)의 발명은 토양균군을 배양한 것, 가축 내장균군을 배양한 것을 곡물가루 및 식물성 섬유재로 구성된 영양체에 가하여 장기 폭기시킨 돼지분뇨의 상등액과 화강암 분말을 가하여 혼합, 발효시켜서 얻어지는 분해제에 2-10배의 물을 가하여 폭기시킨 다음 상등액을 취하여 토양균군, 또는 가축 내장균군에 의해 음식물 쓰레기의 유기질물을 분해시킨다.

등록특허공보 10-0363798호(2002. 12. 11공고)의 발명은 돼지분뇨에 적량의 수돗물을 가하여 1주일동안 30∼50℃에서 폭기하여 균을 생육시킨다음 Na₂CO₃로 pH를 8∼9로 조절하여 효모균주 (균주명 CANIDA sp 1220)을 추출하여 배양된 효모균으로 음식물 쓰레기를 분해하는 것이다.

등록특허공보 10-0452125호(2004. 10. 12 공고)의 발명은 퇴비를 채취하여 0.85％의 생리식염수로 10^-3, 10^-4, 10^-5로 희석, 효소기질이 포함된 고체 평판배지에 접종하여 30℃에서 2일간 배양하여 배양된 균주를 분리한 바실러스 서브틸러스균주 BRD-007(기탁번호 ;KCTC 10268BP)를 이용하여 음식물 쓰레기를 분해하는 것이다.

등록특허공보 10-0487659호(2005.05. 03공고)의 발명은 상기한 방법으로 퇴 비에서 추출하여 배양한 균주 세라티아 속 BRD-N1903(기탁번호 KCTC 10270BP)를 이용하여 음식물 쓰레기를 분해 소멸하는 것이다.

공개특허공보 10-2007-0006440호(2007. 01. 11 공개)의 발명은 바실러스 써브틸러스 AF-333(기탁번호 KCCM 10658P)를 영양배지에 접종하여 포도당, 옥수수침지액, 콩가루, 이스트액기스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 영양제로 배양하여 배양된 균주를 이용하여 음식물 쓰레기를 분해하는 것이다.

상기한 선행기술의 요지는 퇴비, 또는 돼지분뇨 등에 존재하는 유기물질의 분해능력이 강한 특정의 균주를 추출 배양하여 이용하는 것으로 유기질의 분해능의 측면에서 본다면 이들 균주에 의해서 유기물질을 유효하게 분해할 수 있다.

그러나 음식물 쓰레기는 순수한 유기물질로만 되어 있는 것이 아니고 특히 한국음식물에는 많은 염분이 함유되어 있다. 상기한 균주는 본래 염분에서의 내성이 약하기 때문에 이러한 균주를 이용하여 염분이 많이 함유된 음식물 쓰레기를 분해하는 경우, 염분으로 인하여 균주의 활성이 저하되어 언젠가는 모두 분해가 되지만 분해속도가 매우 느린 문제점이 있다.

일반 가정에서 나오는 음식물 쓰레기를 1∼2㎏정도라고 할 때, 소멸기에는 매일 1- 2㎏의 음식물 쓰레기를 투입하게 되는바, 그날에 투입된 음식물쓰레기의 분해가 완료되지 못하고 미분해 잔류물이 존재하면 소멸조에 계속 음식물 쓰레기가 적체되어 결국 소멸기의 효용성이 상실되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 소멸조에 투입된 음식물 쓰레기의 분해 및 소멸처리에 있어서, 고염분 함유 음식물 쓰레기를 짧은 시간 (24시간)에 분해처리할 수 있는 새로운 염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 미생물의 이용과 다르게 염분이 많이 함유된 음식물쓰레기의 분해 시에 발생된 미생물의 대사산물을 이용하여 염분에 대한 내성이 강한 음식물 분해효소를 활성화하여 이를 이용한 새로운 염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물을 제공하려는데 있다.

본 발명은 염분이 많은 음식물쓰레기의 소멸에 적용하기 위하여, BOD가 60000㎎/ℓ 정도의 염분 함유 음식물 쓰레기의 침출수를 55℃에서 14∼15일간 혐기성 미생물인 니트로 박터, 또는 니트로 조모나스의 존재 하에 혐기 발효시키고 다시 방선균과 같은 호기성 미생물의 존재 하에 pH 5.5-8. DO ; 3∼4ppm, MLSS ; 8000ppm 이하를 유지하면서 20일정도 폭기하여, 대사산물을 추출한 다음 이를 24시간 방치하여 상등액을 분리하여 효소활성 보조제를 얻는다. 상기 효소활성 보조제에 수분조절제, 제오라이트, 생리활성물질, 부식산. 천연광물질을 소정량 혼합하여 본 발명의 분해조성물을 조성한다.

본 발명의 상기 분해조성물은 염분이 많이 함유된 음식물쓰레기의 대사산물에서 추출하여 조성된 것이므로 염분농도변화에 크게 영향을 받지 않은 염해저항이 강한 새로운 유기질의 분해 조성물이다.

소멸조에 소정량의 본 발명의 분해조성물과 음식물 쓰레기를 투입하여 소멸조를 가동하면 염분에 강한 분해조성물의 활성효소에 의해 외부의 미생물의 생존여부에 크게 구애되지 않고 염분 함유 음식물과 같은 유기질 쓰레기를 24시간의 짧은 시간 안에 완전하게 가스와 수증기로 분해 소멸한다.

따라서 소멸조에 미분해 잔류물이 존재하지 않으며 매일 나오는 가정의 음식물 쓰레기를 적체 없이 소멸처리 할 수 있다.

또 본 발명의 분해조성물중의 활성효소는 음식물 쓰레기의 소멸조가 일종의 배양지가 되기 때문에 투입된 유기물질을 영양분으로 하여 더욱 활성화되므로, 한번 투입된 분해조성물은 지속적으로 분해능을 유지한다. 또 종래의 특정 균주를 이용하는 경우와 달리, 염분에 대한 저항성이 강한 대사산물의 활성효소를 이용하기 때문에 사멸할 염려가 없이 오래 동안 유효하게 이용할 수 있다.

본 발명의 염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물은 다음과 같다.

수분조절제 1.5㎏

효소활성보조제 1㎏

제오라이트 1.2㎏

생리활성물질 0.25㎏

부식산 0.025㎏

천연광물질 0.025㎏

상기 조성물질을 혼합기에 의하여 20 ∼ 30분간 균질로 혼합하여 조성한다. 상기한 조성물의 배합 중량은 기준(基準)적인 것이고 이에 한정하는 것은 아니다.

① 수분조절제 ; 상기 분해조성물의 수분조절제는 통상적으로 톱밥이다. 톱밥은 그 섬유조직의 특성상 수분의 흡수량이 크다. 소멸조 내의 수분이 많은 경우 에는 흡수하고 수분이 적은 경우에는 수분을 배출하여 소멸조의 분해조건에 적합한 습도를 조절하는 능이 있다.

소멸조에서 음식물 쓰레기를 분해 소멸할 때 수분이 적은 경우에는 수분조절이 어려워서 혐기화되면서 미생물의 활성화가 어렵다. 55％의 수분이 적당하다. 또 수분이 많으면 C/N(탄소/질소)의 비가 맞지 않아 미생물의 활성화가 어렵다.

톱밥은 수분조절을 통하여 C/N 비를 조정하는 역할을 겸한다. 이는 톱밥 속에 포함되어 있는 리그닌에서 미생물의 분해 작용에 의해 페놀을 생성시키는데 리그닌 분자가 붕괴되는 과정을 통하여 일어난다. 다양한 분해산물이 생성되는데 이들이 음식물 쓰레기속의 단백질, 또는 단백질의 분해산물에서 발생하는 질소화합물과 반응하여 부식화 물질로 되어 간다.

따라서 미생물의 활성화를 유지할 수 있고 효소의 활성화를 촉진할 수 있다.

② 효소활성보조제 ; 상기 분해조성물의 효소활성보조제는 음식물 쓰레기의 대사산물이다. 즉, 음식물 쓰레기를 소멸조에 넣고 2-3일간 방치하면 BOD가 60000㎎/ℓ 정도인 침출수가 발생되며, 이때 뚜껑을 덮고 55℃에서 14∼15일간 혐기성 미생물인 니트로 박터, 또는 니트로 조모나스의 존재 하에서 혐기 발효시킨다. 이 미생물은 선택적인 투입이 아니고 음식물 쓰레기에 자연히 존재하고 있는 것이다. 이것을 다시 방선균과 같은 호기성미생물의 존재 하에서 pH 5.5∼8, DO ; 3∼4ppm, MLSS ; 8000ppm를 넘지 않게 유지하면서 20일정도 폭기하고 대사산물을 추출한 다음 24시간 정치하여 상등액을 취한다. 상등액을 55∼60일간 저장탱크에서 실온으로 방치하면 질소(N)가 적어도 1.6％, 인(P)이 0.9％ ,칼리(k)가 1.5％ 이상 함유된 효소활성보조제를 얻는다. 질소와 인 및 칼리의 함량이 상기한 기준치 이하이면 효소의 활성이 나타나지 않는다.

소멸조에 음식물 쓰레기를 투입하면, 우선적으로 효소반응에 의해 분해 작용이 일어난다. 이때 효소반응에 관여하는 페놀계 대사산물로서 단백질 분해효소인 프로테아제, 지방분해효소인 리파제, 탄수화물 분해효소인 아말리아제 등의 활성에 기여한다. 그리고 활성물질의 집합체이고 환경저해물질의 고정화, 불활성화작용이 있으며, 항균효과가 있어 유해균의 활동을 억제하고 세포막 등의 생체막에 대하여 투과, 침투성이 우수하다.

③ 제오라이트 ; 상기 분해조성물의 제오라이트는 다공성 광물질 입자이다. 제오라이트의 입도는 3∼5 ㎜정도이고 양이온교환 능력이 있는 것으로 시판하고 있어 구하기 쉽다.

제오라이트의 특성중의 하나는 악취 및 수분흡착능력이 뛰어나기 때문에 음식물 쓰레기의 분해과정에서 발생되는 일부의 악취와 수분을 흡착하는 역할을 한다.

또 제오라이트는 pH의 급격한 변화를 조정하는 역할을 하며 수분조절제인 톱밥을 장기간 사용하게 되면 미세화 되면서 파우더 자체의 통기성이 나빠지는데 이러한 현상을 방지하는 역할을 한다.

④ 생리활성물질 ; 상기 분해조성물의 생리활성물질은 등겨(米糠) 10ℓ에 상기 효소활성보조액 0.3ℓ와 물 1.7ℓ를 혼합한 다음 25℃의 온도에서 약 2주일 니트로 박터, 또는 니트로 조모나스와 같은 미생물로 혐기 발효하여 생리활성물질을 만든다.

생리활성물질은 미생물의 활성화, 특히 지방분해효소의 활성화에 관여한다.

⑤ 부식산 ; 상기 분해조성물의 부식산은 해양의 프랑크톤, 해조류, 패화석 등의 활성물질이 퇴적되고 미생물에 의해 분해 발효되어 해저지층에 퇴적된 해양성 규조토이며 보조제 역할을 한다.

부식산은 효소활성 보조제의 보조인자로서 1차 효소반응이 이루어지면 아미노산, 포도당, 지방산, 글리세린 등으로 저분해되면서 미생물의 대사계에 이용되며, 이때 미생물이 서식할 수 있는 기질이 되므로 생물학적 촉매작용도 한다. 또 부식산은 미생물의 활성을 저해하는 인, 철, 등을 흡수하여 미생물의 활동저해를 방지하고 인산 및 탄소의 공급원이 되어 미생물이 군집을 형성하고 번성할 수 있게 한다.

부식산의 특성은 양이온 교환능력과 보수력이 뛰어나기 때문에 적정량 이상의 과량으로 투입하면 수분을 탈취할 수 없어서 전체 파우더상태가 수분과다 형상으로 되기 때문에 적정량의 사용이 필요하다.

⑥ 천연광물질 ; 상기 분해조성물의 천연광물은 잘 알려진 맥반석등의 천연광물질로서 입도 5∼10㎜정도이며, 광석에서 방출하는 이온과 원적외선으로 인하여 곰팡이방지, 항균, 냄새제거작용에 관여하고 효소보조인자로서 촉매의 역할과 음식물 쓰레기의 무기질과 킬레이트반응에 관여한다.

본 발명의 염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물을 음식물 쓰레기 소멸조에 4㎏ 넣고 하루에 1∼2㎏정도의 음식물 쓰레기를 투입하여 35∼40℃에서 5분간 교반한 다음 25분간 정지하는 작동을 반복하여 배기용 공기를 주입하면서 분해 및 소멸처리 한다.

실시예 1

시판하는 크린시티(주)의 제로지오(상품명)의 음식물 쓰레기 소멸기를 사용하여 상기 소멸기의 소멸조에 본 발명의 분해조성물 4㎏을 바닥에 깔고 그 위에 염분 함유의 한국음식물 쓰레기 1 ㎏을 투입하고 35∼40℃에서 소멸기에 구비된 동력 교반기를 5분간 가동시키어 교반한 다음 25분간 정지하는 작동을 반복하여 분해처리 하였다.

도1의 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 6시간 후에 약 10％의 음식물 쓰레기가 소멸되었고 12시간 후에는 약 45％, 18시간 후 약 90％ , 24시간 후에는 완전히 소멸되었고 그 후에는 시간이 경과하여도 다른 변화가 없음을 확인하였다.

도2및 도3의 사진은 각각 다른 음식물 쓰레기에 대한 소멸결과에 대한 사진으로서 소멸조에 음식물 쓰레기를 투입한 것이 24시간 후에는 음식물 쓰레기가 모두 분해 소멸되어 수증기와 가스로 배출되고 소멸조의 바닥에는 본 발명의 분해조성물(갈색)이 깔려 있을 뿐 이다.

본 발명의 분해조성물과 대비하기 위해서 선행기술의 오클린사의 아시드균, 및 칸디다속 sp 1220균주를 각각 사용하여 동일한 소멸조를 이용하여 1㎏의 음식물 쓰레기를 투입하여 시간별 분해성능을 대비한 시험결과는 아래와 같다.

위 시험의 결과 본 발명의 분해조성물을 이용한 음식물 쓰레기의 분해결과는 상기 표와, 도1∼도3의 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 24시간 내에 모두 소멸처리되고 잔류물이 없었다. 그러나 다른 대조균주를 사용한 것은 분해시간이 길고 소멸조에 미분해 진류물이 남아 있었다.

본 발명의 염분 함유 음식물 소멸용 분해조성물은 염분이 많이 함유된 음식물 쓰레기의 대사산물을 이용하였기 때문에 염분에 대한 저항성이 강한 분해효소 및 유효미생물에 의해 일반 음식물 쓰레기의 신속한 분해는 물론, 소멸조의 환경변화에 의한 미생물이 사멸될 우려가 없고, 종래의 미생물로는 완전소멸이 어렵던 염분 함유 음식물 쓰레기를 짧은 시간에 완전히 분해소멸 할 수 있다.

또 시판되는 소멸기의 용량에 적합하게 하루에 가정에서 나오는 1∼2㎏의 음식물 쓰레기를 24시간 내에 모두 분해 소멸할 수 있으므로 소멸조에 미분해 잔류물이 남지 않으며 분해조의 미생물에 분해소멸의 과부하가 걸리지 않는다.

또 한 번 분해조에 투입된 분해조성물은 이를 영양원으로 한 분해 효소 및 유효 미생물의 활성화가 촉진되므로 음식물의 분해 소멸능력이 오래 지속되어 종래의 것에 비하여 각종 음식물 쓰레기를 유효하게 처리할 수 있는 여러 가지 효과가 있다.

Claims

염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물로서 톱밥으로 된 수분조절제 1.5㎏, 효소활성보조제 1㎏, 입도 2-3 ㎜ 정도의 제오라이트 1.2㎏, 생리활성물질 0.25㎏, 부식산 0.025㎏, 천연광물질 0.025㎏을 균일하게 혼합 조성하여, 염분 함유 음식물 쓰레기를 분해 소멸할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물.
제1항에 있어서, 효소활성보조제는, BOD가 60000㎎/ℓ 정도의 염분 함유 음식물 쓰레기의 침출수를 55℃에서 14∼15일간 혐기성 미생물인 니트로 박터, 또는 니트로 조모나스의 존재 하에 혐기 발효시키고 다시 방선균과 같은 호기성 미생물의 존재 하에 pH 5.5∼8. DO;3∼4ppm MLSS ; 8000ppm를 넘지 않게 유지하면서 20일정도 폭기하여, 대사산물을 추출하여 얻어진 염분 함유 음식물 쓰레기 소멸용 분해조성물.